富水隧道综合排水的技术研究与效益分析

苏耀华

（山西路桥第五工程有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

利用多元勘探技术对隧道涌水量进行探测并确定隧道涌水量大小，结合施工斜井综合纵坡，对抽排水设备型号性能比选，斜井设置分级集水仓兼车辆避险处，后期改扩为大型集水仓，合理搭配抽排水设施；在隧道主洞内设置三、五级沉淀池兼蓄水仓，对隧道内污水进行初级沉淀，并建立大型泵站；通过利用新型污水处理设备，配合隧道洞内外沉淀池设置，对隧道施工排水净化[1]。

1 主要研究内容

（1）该方法通过在斜井设置分级集水仓及主洞紧急停车带位置设置大型蓄水仓，利用大型高压卧式离心泵与小型污水泵结合使用的方法，实现隧道涌水反坡抽排至洞外的同时利用洞内外沉淀池及污水处理设备的结合利用，净化隧道污水。该方法的实施有效地解决了隧道抽排水问题，提高了隧道施工效率，降低了施工安全风险，提高了污水净化效果[2]。

（2）研究富水隧道内具有通用沉淀池功能的蓄水仓方法，该方法通过具有沉淀池通用功能的蓄水仓，利用止水阀的开关及隔墙的设置，通过对隧道涌水在隧道内进行分级沉淀处理后，通过水泵将涌水抽排至洞外。蓄水仓的沉淀池作用，对涌水进行洞内沉淀，提高了水泵的抽排效率，减少了水泵的损坏率的同时对保护生态环境有较高的提升[3]。

2 经济效益分析

该项目施工范围内分布有沁河、东河、狼尾河3 条河流，其中沁河和狼尾河流量相对较大，能够满足施工现场养护和排水管道洒水用水。项目驻地生活用水通过接入地方自来水系统解决。3 座隧道施工点及拌和站的施工用水需要通过打深井解决，经初步测算，需钻深井6 眼，具体费用根据实际钻井深度进行结算。见表1~3。

表1 钻井费用预估表

2.1 大纵坡斜井的施工隧道施工排水效益分析

根据隧道整体涌水情况，结合现场电力配合情况，进入主洞施工后共设计2 种抽排方式：

（1）方式1：将斜井原有避车洞兼集水仓改造为蓄水仓，在积水位置处采用顺流或利用小功率潜水泵将污水抽排至固定泵站，再利用水泵直接抽排至洞外沉淀池。

（2）方式2：将斜井原有避车洞兼集水仓全部改造为蓄水仓，在掌子面位置处采用小功率潜水泵将积水抽排至最近的蓄水仓，再利用水泵逐级抽排至洞外沉淀池。

在表1、表2、表3 的基础上，对两者进行经济效益对比分析见表4~5。

表2 排水管道设置表

表3 排水管道费用表

表4 方式1 的施工费用计算表

表5 方式2 的施工费用计算表

通过表4~5 对2 种方式的抽排水成本进行估算和对比，采用方式1 进行抽排水，节约费用3 078 396 元（3 712 604~6 791 000 元）。

2.2 污水处理技术经济效益分析

该套多级污水净化系统成本约为50 万~70 万元间，目前环水保等相关单位的处理文件最低罚款单次不小于10万元，以及停工整改要求，同时还对公司法人进行通报，并将处理记录在环水保单位进行留档，对该单位的声誉造成极其恶劣影响。也会使得项目本身成为重点监控对象。后续仍然需要对污水进行处理，综合计算总价远远大于一套多级污水净化系统的价格。

2.3 工期效益分析

经过工程实践，该工艺抽排速度快，历经70 d 将洞内涌水全部抽排完成，较普通抽排水方式提前了近3个月，为项目快速恢复施工奠定了基础，抽排水效率良好。

2.4 社会效益分析

通过对大埋深富水隧道通过大纵坡长斜井解决施工排水、污水处理施工技术的专题研究，形成了成套的施工技术，解决了大纵坡长斜井进入超长隧道施工排水的困难，同时解决了隧道污水在抽出洞外处理困难问题，通过隧道建立固定泵站兼沉淀池及大型高压水泵的应用，降低了隧道施工安全风险，加快了施工进度，对成套隧道污水处理设备的研究，通过多级沉淀池及污水处理设备的组合应用，提升了隧道施工整体环境，对污水处理再利用，减少水资源的浪费，在业主、监理等管理单位中得到认可与好评，符合可持续的发展理念。

3 结语

综上所述，该文提出一种应用于富水隧道通过大纵坡长斜井反坡排水及污水处理的施工工艺，该工艺通过设置分级集水仓及沉淀池兼大型蓄水仓，利用大型高压卧式离心泵与小型污水泵结合使用的方法，实现隧道涌水反坡抽排至洞外，同时利用洞内外沉淀池及污水处理设备的结合利用，净化隧道污水。该工艺的实施有效地解决了隧道抽排水的问题，提高了污水净化的效果。